Perpindahan kuantum pertama dari orbit

Satelit Cina menghantar foton terikat ke bumi untuk kali pertama

Buat pertama kalinya, satelit telah menghantar foton terikat daripada orbit ke Earth © Sculptor 3D / thinkstock
membaca dengan kuat

Kejayaan komunikasi kuantum: Buat pertama kalinya, satelit telah menghantar foton terikat dari orbit ke Bumi. Mereka dipintas oleh dua stesen darat lebih daripada 1, 200 kilometer di China. Perbalahan itu dan dengan itu maklumat yang dikodkan oleh kuantum terus dipelihara, seperti yang dilaporkan penyelidik dalam jurnal "Sains". Satelit dan stesen daratnya membentuk rangkaian kuantum planet orbit pertama di dunia.

Perbalahan quanta membuat mungkin tidak mungkin: "berseri". Oleh kerana setiap perubahan dalam keadaan photon terikat juga menyebabkan perubahan keadaan dalam pasangan, jadi maklumat dapat dihantar segera dan jarak jauh. Walau bagaimanapun, julat maksimum komunikasi kuantum sedemikian sejauh ini lebih kurang 100 kilometer. Kerana dalam serat optik, tetapi juga di atmosfer bumi, kesan mengganggu memastikan bahawa hanya beberapa foton tiba di dalam keadaan terikat di destinasi.

Satelit sebagai platform kuantum

Penyelesaian untuk ini boleh menjadi satelit kuantum: Foton-foton terikat mereka menghasilkan perjalanan yang paling banyak melalui jalannya vakum alam semesta - dan oleh itu sebahagian besarnya tidak terganggu. Oleh itu, pasangan foton mengekalkan kelemahan mereka walaupun mereka dihantar ke dua stesen tanah berlainan luas - jadi teori itu.

Bahawa komunikasi kuantum orbital itu sebenarnya mungkin telah dibuktikan oleh satelit penyelidikan Cina "Micius". Dilancarkan pada orbit pada 16 Ogos 2016, satelit itu telah menghantar foton terikat kepada dua stesen penerima yang terletak 1, 203 kilometer di China.

Pelancaran satelit Micius dari stesen angkasa Cina Jiuquan - di atas kapal adalah stesen penghantaran untuk maklumat kuantum. © CCTV America

Dari laser di-papan ke bumi

Di atas kapal satelit adalah unit pemancaran eksperimen kuantum. Ia terdiri daripada laser yang baloknya dilalui melalui splitter rasuk dan kristal khas. Ini menghasilkan 5.9 juta pasang foton berkurangan dengan panjang gelombang 810 nanometer sesaat. Dalam dua foton pasangan, keadaan polarisasi mereka dihubungkan dalam setiap kes. paparan

Satu kunci teleskop yang dilampirkan pada satelit digunakan untuk menghantar dua rasuk foton laser yang terhad kepada satu stesen darat masing-masing. Dalam eksperimen ini, tiga stesen penerimaan terletak di China, sehingga 1, 203 kilometer. Di sana, Jian-Wei Pan dari Universiti Penyelidikan dan Teknologi Universiti Hefei dan rakan-rakannya meneliti sama ada foton yang masuk benar-benar terkurung dan dengan itu menghantar maklumat boleh.

Sambutan yang berjaya

Dan sebenarnya: adalah mungkin untuk menangkap sub-rasuk satelit sambil mengekalkan pengasingan foton, seperti yang dilaporkan penyelidik. Walaupun foton dihantar dari ketinggian 500 kilometer ke bumi dan kembali ke 2, 000 kilometer ke stesen darat, bergantung pada kedudukan satelit, penghantaran itu cukup kuat untuk membaca maklumat tersebut.

Cabaran juga adalah kelajuan tinggi satelit: Kerana kedudukannya beralih ke stesen tanah, pemancar dan penerima harus mengikuti pergerakan ini seberapa tepat yang mungkin dan mengimbanginya. Di samping itu, ia perlu memastikan radiasi kosmik tidak mengganggu peranti sensitif di atas satelit.

Kejayaan komunikasi kuantum

Dengan transmisi yang berjaya, komunikasi kuantum yang disokong satelit kini telah dicapai untuk kali pertama pencapaian sebenar dalam teknologi. Kerana dengan rangkaian kuantum planet seperti orbital, sebagai contoh, kunci kuantum-kriptografi boleh ditukar antara stesen darat yang jauh dari satu sama lain pada masa akan datang, dengan itu membolehkan komunikasi yang disulitkan.

"Teknologi berasaskan satelit yang kami usahakan membuka jalan baru untuk aplikasi komunikasi kuantum praktikal serta eksperimen kuantum optik asas dalam jarak jauh" Pan dan rakan-rakannya. (Sains, 2017; doi: 10.1126 / science.aan3211)

(AAAS / Universiti Sains dan Teknologi China, 16.06.2017 - NPO)